新闻中心

EEPW首页 > 消费电子 > 编辑观点 > 汽车电子面临的挑战

汽车电子面临的挑战

——
作者:Freescale全球汽车战略市场行销经理 Stephan Lehmann时间:2007-05-04来源:电子产品世界收藏

汽车工业发展至今天,汽车已经从纯粹的代步工具演变成一个集娱乐、信息和安全与一体的电子机械集合体。有统计显示,从1989年至2005年,电子设备在整部汽车制造成本中所占的比例,已经由16%增至30%以上,在一些高档豪华轿车上更是占到整车成本的50%以上。而这样的比例还将随着电子技术的发展不断提高。
  
市场需求细分

可以把全球市场分为发达市场和新兴市场。发达市场包括日本、北美和西欧。在这一市场,汽车都装备了气囊和引擎电子控制系统等等,传统机械系统的渗透较为困难,市场已经饱和。例如,在德国居住的每1000人中就有600辆汽车。在这个市场驱动半导体厂商发展的是先进的控制系统在汽车中的普及。现在的气囊系统是在撞车时避免人受到很大的冲击力,但人们希望未雨绸缪,所以必须采用主动式的防撞车系统。这就是半导体厂商大展身手的地方,下一代车中将拥有更多的集成电路,比如创新性车载系统,如雷达、摄像机等等。这个市场容量大、车辆产量更多、销售额高,一辆车中电子产品更为丰富,该市场占到了销售额的2/3,给半导体行业带来的年增长率高达1.5%。这个市场上的汽车所需要的复杂性更高,需要保证更高的品质。首先是燃料使用效率,更少的有害气体排放。其次是汽车的安全性。第三是成本的削减,让总系统的价格降下来,而且让维护变得更有效率。车子应该具备更多的安全特性和支持,提供自动驾驶仪,了解信息的来源和应该采取何种措施。

在发展中国家的新兴市场市场,增长却是极为迅速。在这个市场,提高车功率的同时还应该提高汽车的功能,使得发展具有可持续性。可扩展性开发平台是取胜的基本要素,然后根据需求、价格、性能、优化性能,可以选择提供不同的复杂性。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/56522.htm

图1 各大汽车制造组织对汽车油耗的要求越来越高
  
技术发展趋势

首先以汽车内部的动力链为例,如果要满足中国采用的欧III标准对燃料利用率和尾气排放的要求,不可能仅仅依靠纯机械的方法,采用现代化的引擎管理系统进行智能化控制是必然选择。这个系统首先需要微控制器作为“大脑”,同时需要众多传感器让其了解周围的情势,例如车的姿态、发动机状态、温度等等。随着汽车技术的发展,网络对于汽车来说极为重要。汽车内部具有敏感功能的众多节点相互间需要交换数据,便构成了最初的网络系统CAN,随着对低成本需求的推动又出现了LIN,这样可以利用一种控制器来管理数据的交换等,比如FlexRay。

此外消费娱乐需要更大的带宽,就需要提供数字化管理手段。更重要的是需要强有力的智能执行器操作汽车的发动机、电机、轮胎、气囊等,帮助人们了解问题、查找问题和解决问题。以刹车为例,如果发生故障就必须关闭,而且驾驶者应该知道如何去解决眼前的问题并安全停车。

最后,一个新的系统根本上要靠品质来解决任何问题,不仅指部件的品质,也包括整个系统软件的品质。保证车辆的功能安全性,除了进一步在器件中采取存储器保护之类措施外,还需要研究在系统级上所能采取的措施,即将多种芯片组合起来,来帮助实现更高层次上的功能安全性。驾驶员所受到的训练是一个方面,汽车本身的改进则是另一方面。安全性的关键在于稳定性控制,ABS是第一代产品,ESP/ESC/BSC等则属于下一种关键性的配置。以北美为例,仅仅引入稳定性控制一项,就可以把交通事故死亡人数降低50%。因为汽车可以识别出所发生的情况,采取与驾车人所预期的行为所不同的行为,从而安全进行避让,这可以算的上是一个里程碑。可以提前为碰撞坐好准备。

这就需要更多的传感器,包括摄像机、光学传感器,保持汽车在车道中的行驶,而不至于偏离或驶离路面。要成功运用上述技术,首先要做到的一点是标准化,如雷达、稳定性控制、陀螺等等。其次头脑要变得更强,现在数据更多,要解决的问题也更多,因此推断能力必须得到提高。目前的瓶颈是电池,这也是采用多处理器的一个主要动力。因为多核可以在消耗电流不增加的条件下提高处理能力,即利用两个速度较慢的处理器内核来获得更强的计算能力。
    
面临的挑战

挑战一  新的传感需求

两项即将引入的传感器技术是雷达和摄像机系统。飞思卡尔对这两种技术的研究包括传感器和相应的计算机信号处理部分,目前的技术可以让成本减少4倍。没有哪种传感器是万能的,例如雷达可以精确测距,却无法进行物体识别,必须有智能算法把多种传感器的数据综合起来,让车变得智能化。同时还须尽量减小整个装置的尺寸,尺寸越小,使用起来就越方便,未来的传感器也会集成提高智能化程度的微控制器。另外还有一个标准化的问题。以HVAC系统为例,这种系统有两种类型,一种为集中式系统服务,一种用于分布式系统。

挑战二 增加处理器性能

某高档车94版已经配备了40个ECU,在当时是超乎想象的,到2008年ECU数量增长到60个,包含了LIN和更多的执行器,还有多种信息娱乐设备:音响、放大器、蓝牙、移动电话连接与扬声器等等。每个器件平均的工作速度是2MHz。存储器容量从1.1MB增加到19MB以上,而晶体管数量也从2100万个增长到34000万个。总线带宽从700kBit/s增加到23Mbit/s。整套系统变得越来越庞大,越来越复杂,设计等方面必须相应得到提高,以便能适应这一发展趋势。留给工程师的工作很多,在未来20~30年中,汽车和电子工程师们还会面对更多这样得挑战。

挑战三 管理复杂的系统

在R&D方面,车内添置了许多系统,单独供应商很难提供足够的研发资金,有些研发单独完成已经变得不可能。所以我们和业界伙伴甚至竞争对手合作开发产品,这意味着必须照顾到方方面面的需求。这是让我们能迅速完成创新以满足市场需求的一个很好的途径。另一点是标准化,LIN、CAN、FlexRay都是依赖于总线的技术,所以需要像AUTOSAR这样的平台化技术。

汽车的复杂性需要不同的工具,汽车OEM可以设计、定义所需要的产品技术,以满足带宽、响应速度方面的需求。我们一直与客户合作,向他们提供设计工具,来定义其汽车,并将需求告诉我们,让我们有足够的时间开发出所需要的微处理器。这又是标准化的问题,AUTOSAR、FlexRay、LIN,这些协议都有助于实现一体化,要用平台化来降低复杂性,同时利用好批量生产带来的成本优势。

挑战四 可靠性需求

汽车必须在室外的极端条件下(温度、水、振动)正常工作,但在保障高品质的同时也应该使之变得更便宜。提高速度、品质和降低成本并不总能同时得到保证。可靠性不仅仅需要部件可靠,而且也与部件的使用正确与否也有关。如何将其集成到不同的系统中,同样需要付出许多努力,这就需要企业与客户合作。



评论


相关推荐

技术专区

关闭